В недавнем исследовании, опубликованном на сервере препринтов bioRxiv *, исследователи продемонстрировали параллельную эволюцию варианта Deltacron коронавируса тяжелого острого респираторного синдрома 2 (SARS-CoV-2).

Фон

Рекомбинация и поток генов, вероятно, будут играть более важную роль в адаптивном развитии SARS-CoV-2, поскольку все больше людей путешествуют по миру и сосуществует больше родословных. Это может привести к началу параллельной эволюции различных рекомбинантных линий. Однако полная степень рекомбинантной эволюции SARS-CoV-2 может быть недооценена, поскольку трудно обнаружить рекомбинантные линии.

Об исследовании

В настоящем исследовании исследователи оценили четыре рекомбинанта SARS-CoV-2, обнаруженных в южной и юго-восточной Бразилии.

Клинические образцы были получены от трех организаций в Риу-Гранди-ду-Сул, Бразилия, которые занимались диагностикой COVID-19 и геномным надзором за SARS-CoV-2. В каждом случае использовалась полимеразная цепная реакция с обратной транскрипцией в режиме реального времени (ОТ-ПЦР) для выявления инфекции SARS-CoV-2 до того, как образцы были отправлены для процедуры секвенирования генома в каждом учреждении. 20 мая 2022 года команда заметила выпадение гена спайка (S) SARS-CoV-2 в образце SC2-9898; следовательно, этот образец был секвенирован с последующей подготовкой библиотеки. Конвейер CleanPlex SARS-CoV2 человека использовался для проверки полученных файлов FASTq на предмет выравнивания последовательностей.

Команда провела массовый поиск в «неназначенном» наборе данных Глобальной инициативы по обмену всеми данными о гриппе (GISAID), используя последовательность Brazil/RS-FIOCRUZ-8390/2022, чтобы найти дополнительные геномы из нового бразильского рекомбинанта. Впоследствии, используя предполагаемые бразильские рекомбинантные последовательности в качестве ориентира, команда визуально изучила образец мутации, соответствующий самым популярным в сети Nextclade.  

На первом этапе выравнивания в качестве эталона использовали последовательность MN908947. Используя Sc2rf, команда оценила рекомбинантные геномы. Секции дельта и омикрон SARS-CoV-2 геномов самых ранних последовательностей каждой рекомбинантной линии были сегментированы вручную. Затем оценивали линию панголина, соответствующую каждому сегменту 5′-дельты и 3′-омикрона.

Принимая во внимание родословную Pango, команда создала базы данных для конкретных родословных (последовательности GISAID). Чтобы определить 20 лучших совпадений из эталонных баз данных, каждый сегмент использовался как запрос. Исследователи получили свои последовательности из GISAID после выбора лучших кандидатов в родители. С помощью скрипта Python эти популярные последовательности использовались для определения частоты мутаций для каждой линии.

Полученные результаты

Геномная последовательность от Cruz Alta (Brazil/RS-FIOCRUZ-8390/2022) была отнесена к рекомбинантной линии XS путем предварительного анализа. Однако по сравнению с архетипом XS первые 20 т.п.н. генома показали характерный мутационный паттерн.

Команда обнаружила две другие последовательности, которые сопоставимы с последовательностью Крус-Альта, с помощью процедуры геномного мониторинга штата Риу-Гранди-ду-Сул, по одной из Порту-Алегри (Бразилия/SC2-9898/2022) и Санта-Мария (Бразилия/RS-315-66266). -219/2022). Команда также провела поиск в базе данных GISAID и обнаружила последовательность из Рио-де-Жанейро (Бразилия/RJ-NVBS19517GENOV829190059793/2022), которая была поразительно похожа на рекомбинанты из Южной Бразилии.

После классификации последовательностей как предполагаемых рекомбинантных, Sc2rf использовали для поиска потенциальных сигналов рекомбинации в их геномах. Команда обнаружила, что 3′-область принадлежала линии Омикрон, а 5′-область принадлежала линии Дельта. Дополнительный анализ показал, что 3′- и 5′-геномные области в основном напоминали AY.101 и BA.1 или BA.1.1 соответственно.

Кроме того, команда создала базы данных для каждой линии последовательностей и искала в них последовательности, которые больше всего напоминали каждую секцию (5′-дельта и 3′-омикрон). Мутационные сигнатуры родительских последовательностей сравнивали с сигнатурами бразильских рекомбинантных последовательностей. Все бразильские рекомбинантные последовательности в этом анализе демонстрировали одинаковые тенденции: их 3′-секция принадлежала линии BA.1.1, а их 5′-сегмент соответствовал AY.101.

Все четыре бразильские рекомбинантные последовательности включали замену C10604T. Поскольку рекомбинант, обнаруженный в этом исследовании, соответствовал стандартам номенклатуры Pango, он был назван AYBA-RS с учетом его отцовских линий (AY.101 и BA.1.1) и места происхождения.

Поскольку четыре бразильских рекомбинантных последовательности сформировали группу, отдельную от других дельтакронов, анализ сети гаплотипов и реконструкция филогенетической сети показали достаточную согласованность. Кроме того, обе модели продемонстрировали, как различные дельтакроны были разделены между группами омикрон и дельта, содержащими больше представителей каждой линии.

Команда подсчитала, что событие рекомбинации, которое привело к рекомбинанту, могло произойти за 180 дней до даты сбора первого образца или до декабря 2021 года, исходя из количества SNP между последовательностями AYBA-RS. Изучение графиков плотности родословных показало, что AY.101 и BA.1.1 перекрываются в регионах страны, в основном в декабре 2021 года. В южном регионе Бразилии относительная частота AY.101 и BA.1.1 была выше, чем в остальной части Бразилии.

Команда продемонстрировала открытие первой бразильской линии дельтакронов SARS-CoV-2, AYBA-RS. Исследование показало, что этот рекомбинантный штамм возник в Южной Бразилии в результате одиночной рекомбинации между линиями AY.101 и BA.1.1.

*Важное замечание

bioRxiv публикует предварительные научные отчеты, которые не рецензируются экспертами и, следовательно, не должны рассматриваться как окончательные, направляющие клиническую практику/поведение, связанное со здоровьем, или рассматриваться как установленная информация.